kubernetes 控制平台和节点之间的通信

约定不等于承诺〃 2022-11-30 04:19 248阅读 0赞

这篇文章也是翻译的官网：[Control Plane-Node Communication][]

这篇文章主要罗列（catelogs）控制平台（更确切的说是apiserver）和工作节点（nodes）之间的通信路径。目的是允许用户根据场景需求修改网络配置，以便在不受信任的网络上（比如：云提供商的完全公共IP上）运行集群。

通信只有两个方向：从节点到控制平台 和 从控制平台到节点。

## 从节点到控制平台（Node to Control Plane） ##

这个方向上通信都是始于 node 或者 node 上运行的 pod，终于 apiserver。控制平台上的 apiserver 被配置启用安全的 HTTPS 端口（默认443端口）监听远程连接，因为是 HTTPS，所以该监听端口还应该启动一种或多种方式的客户端身份认证功能，尤其是当匿名请求（anonymous requests）或者 服务账户令牌（service account token）被启动时。**（总结就是：node 向 apiserver 发送信息时，需要验证身份）**。

应该给 nodes 配置集群的公共根证书（public root certificate）以便 node 通过使用有效的客户端证书安全地连接到 apiserver。

Kubernetes 在创建 pod 时会自动将公共根证书 和 有效的 bearer token 注入（inject）pod，因此，pod 可以通过 服务账户 （service account）安全的连接到 apiserver。所有命名空间的 service 都配有虚拟 IP地址，该地址（通过 `kube-proxy` ）被重定向到 apiserver 的 HTTPS 端点。

控制平台内的其他组件也都通过这个安全端口和apiserver通信。

所以，从 node 到 apiserver 的通信方式是默认安全的，集群可以运行在公网或者不受信任的网络中。

## 从控制平台到节点（Control Plane to node） ##

这个方向上的通信有两条路径，第一条是：从 apiserver 到 kubelet （集群中的每个 node 上都有一个 kubelet）；第二条是：apiserver 通过它的代理功能（proxy functionality）直接和 node、pod、service通信。

#### apiserver to kubelet ####

这条通信路径的主要作用是：

*  apiserver 获取 pods 的日志。
 *  apiserver 通过 kubelet 可以 attaching 到正在运行的 pods。
 *  提供 kubelet 的端口转发（port-forwarding）功能。

这些连接，起于apiserver，终于 kubelet 的 HTTPS 端点。默认情况下，apiserver 不会校验 kubelet 的服务证书（serving certificate），这将使得连接可能受到中间人攻击（man-in-Middle attacks），并且在不可信或者公共网络上运行也不安全。

要验证此连接，使用 `--kubelet-certificate-authority` 命令选项，可以让 apiserver 校验 kubelet 的服务证书。如果前面的命令选项不可行，当下又要求不能在公网或不信任网络中连接，可以使用 SSH隧道。

最后，应该启用kubelet 身份验证和授权，以便保护 kubelet API。

#### apiserver to nodes, pods, and services ####

从 apiserver 到 node、pod 或者 service 的连接默认使用 HTTP 连接，因此该连接既不需要认证(authenticated) 也不需要加密（encrypetd）。所以该连接如果运行在不受信任或者公网上是不安全的。

## SSH 隧道（SSH tunnels） ##

Kubernetes 支持用 ssh隧道来保护控制平台和节点之前的通信路径。 在这种配置下，apiserver 创建一个ssh隧道连接集群中的每个 node，并且将目的地是 kubelet、node、pod、service的所有流量都通过这个隧道发送。这个隧道确保流量不会被集群外的设备访问到。

SSH 隧道在 Kubernetes 1.18版本以后就被 Konnectivity service 给取代了。

## Konnectivity service ##

官网介绍：[Konnectivity service][Control Plane-Node Communication]

## 总结 ##

1.  控制平台与节点之间的通信实际上是 控制平台中的 apiserver组件与 节点之间的通信。该通信有两个方向：apiserver 到 node 和 node 到 apiserver。
2.  node 到 apiserver：通过 HTTPS 端口执行通信，所以通信的发起方需要身份验证。
3.  apiserver 到 node：主要有两个路径，（1）apiserver 到 kubelet；（2）apiserver 到 nodes, pods, and services。
4.  apiserver 到 kubelet 路径也是通过 HTTPS端口执行的，默认apiserver 不校验 kubelet 的服务证书，但为了安全起见，还是校验吧。这个路径通信有三个作用：（1）获取 pods 日志；（2）通过 kubelet 可以 attaching 到正在运行的 pod；（3）为kubelet 提供端口转发功能。
5.  apiserver 到 nodes, pods, and services 路径是通过 apiserver 的 代理功能表实现的，采用 HTTP 方式通信，不需要认证也没有加密，所以不安全。为了提高该方式的安全性，可以采用 `--kubelet-certificate-authority` 命令选项；也可以使用 ssh隧道，不过在 kubernetes 1.18 以后，ssh 隧道就被 Konnectivity service 给代替了。

[Control Plane-Node Communication]: https://kubernetes.io/docs/concepts/architecture/control-plane-node-communication/#konnectivity-service